姜 茜， 孫煒琳

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與發(fā)展研究所，北京 100081)

近年來，我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，糧食產(chǎn)量不斷創(chuàng)歷史新高，肉、蛋、奶、蔬菜、水果等農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)穩(wěn)定增長(zhǎng)，在取得成就的背后，農(nóng)業(yè)面源污染問題日益凸顯。農(nóng)業(yè)面源污染因?yàn)閷?duì)水體污染的貢獻(xiàn)率最大而在全球范圍受到廣泛重視[1]，實(shí)際上，農(nóng)業(yè)面源污染同樣也破壞大氣和土壤環(huán)境[2]，影響農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全，危害人們的身體健康。我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染主要表現(xiàn)為化肥、農(nóng)藥等化學(xué)投入品的過量使用，以及畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈和農(nóng)用殘膜等農(nóng)業(yè)廢棄物不合理處置，嚴(yán)重制約著農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)原農(nóng)業(yè)部公布的數(shù)據(jù)，我國(guó)氮肥和磷肥的利用率不到33.3%，農(nóng)藥利用率僅為35%，畜禽糞便養(yǎng)分還田率約為50%，農(nóng)作物秸稈還田率約為35%，部分地區(qū)秸稈焚燒現(xiàn)象嚴(yán)重，農(nóng)膜回收率不足67%[3-4]。我國(guó)地域遼闊，不同的地區(qū)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣候條件、自然資源方面有著較大的差異，存在的農(nóng)業(yè)面源污染問題也不盡相同，因此對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的治理要因地制宜。

浙江省是我國(guó)唯一的生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)試點(diǎn)省，其在農(nóng)業(yè)面源污染治理過程中出現(xiàn)的問題和采取的措施，對(duì)我國(guó)其他地區(qū)有著重要的借鑒意義。浙江省受臺(tái)風(fēng)和梅汛期等影響，強(qiáng)降水時(shí)有發(fā)生，加之境內(nèi)平原、丘陵、盆地和山區(qū)等多種地形分布，地勢(shì)起伏大，極易形成地表徑流產(chǎn)生沖刷作用[5]，農(nóng)業(yè)面源污染風(fēng)險(xiǎn)較高。本試驗(yàn)在實(shí)地調(diào)研的基礎(chǔ)上，利用農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析浙江省農(nóng)業(yè)面源污染的現(xiàn)狀，探討防治對(duì)策，為制定農(nóng)業(yè)面源污染防治措施提供更有針對(duì)性的依據(jù)，促進(jìn)浙江省農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

浙江省位于我國(guó)東南沿海的長(zhǎng)江三角洲(118°～123°E、27°12′～31°31′N)，國(guó)土面積1 018萬hm2，下轄11個(gè)地級(jí)市，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的省份之一。屬亞熱帶季風(fēng)氣候，氣溫適中，光照充足，降水充沛。

筆者赴浙江省開展實(shí)地調(diào)研，就當(dāng)前農(nóng)業(yè)面源污染的現(xiàn)狀和存在的問題，與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)主管部門負(fù)責(zé)人、種植大戶和養(yǎng)殖大戶進(jìn)行座談，在此基礎(chǔ)上分析浙江省產(chǎn)生農(nóng)業(yè)面源污染的主要污染源。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，浙江省當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物復(fù)種指數(shù)較高，化肥使用量較大，柯紫霞等也指出，浙江省整體和部分地區(qū)化肥施用強(qiáng)度處于較高水平[6]。此外，由于氣候溫暖濕潤(rùn)，病蟲害較易發(fā)生，農(nóng)藥的使用量也較大。浙江省自2013年起全面推進(jìn)“五水共治”的戰(zhàn)略決策，倒逼養(yǎng)殖業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，關(guān)停了相當(dāng)數(shù)量的散戶和小規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)，全省畜禽養(yǎng)殖規(guī)?；潭却蠓忍岣撸@種高度集約化的養(yǎng)殖模式持續(xù)高強(qiáng)度地產(chǎn)生畜禽糞便，對(duì)畜禽糞便的合理處置提出了更高的要求[7]。調(diào)研中了解到，浙江省的秸稈綜合利用水平較高，80%的秸稈直接還田，剩余的秸稈基本用于制作食用菌培養(yǎng)基、畜禽舍墊料和沼氣發(fā)酵的原料。此外，浙江省處于亞熱帶中部，積溫高，在農(nóng)作物種植中較少采用地膜覆蓋，不存在嚴(yán)重的地膜殘留污染問題。因此，確定浙江省產(chǎn)生農(nóng)業(yè)面源污染的污染源為化肥、農(nóng)藥及畜禽糞便3個(gè)方面。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究采用的農(nóng)作物產(chǎn)量、化肥折純施用量、農(nóng)藥使用量、畜禽存欄量和出欄量來自《浙江統(tǒng)計(jì)年鑒》以及浙江省所轄11個(gè)地級(jí)市各自的統(tǒng)計(jì)年鑒。耕地和園地每年的變動(dòng)較小，因此耕地和園地的面積采用2008年的數(shù)據(jù)來代替，數(shù)據(jù)來自于浙江省國(guó)土資源廳以及各地級(jí)市國(guó)土資源局網(wǎng)站公布的土地利用變化情況。

畜禽存欄量和出欄量用Kellogg等提出的方法[8]換算為畜禽單元，用于計(jì)算各類畜禽的年飼養(yǎng)量。1個(gè)畜禽單元等于454 kg活體體質(zhì)量，該方法綜合考慮了飼養(yǎng)周期和平均體質(zhì)量。換算后，不同種類畜禽的年飼養(yǎng)量可以進(jìn)行疊加，便于不同地區(qū)、不同畜禽種類間進(jìn)行比較[9-10]。

1.3 研究方法

采用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)模型評(píng)價(jià)浙江省的農(nóng)業(yè)面源污染風(fēng)險(xiǎn)程度。該模型由劉欽普提出，最初用于化肥面源污染環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[11-12]。本研究采用該模型對(duì)單一污染源的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)和綜合環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分別進(jìn)行計(jì)算，公式如下：

R=∑ωiRi。

式中：Ri指單一污染源i的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；R指綜合環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；Fi指污染源強(qiáng)度；Fi指環(huán)境安全閾值；ωi指單一污染源i對(duì)環(huán)境影響的權(quán)重。環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)模型本質(zhì)上是采用熵值法對(duì)化學(xué)類非突發(fā)性的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過比較污染源強(qiáng)度Fi和環(huán)境安全閾值Ti對(duì)風(fēng)險(xiǎn)程度作出評(píng)價(jià)。Ri與R不僅可以反映單一污染源對(duì)環(huán)境的影響程度，還能夠反映多種污染源共同存在時(shí)對(duì)環(huán)境的綜合影響程度，適用于對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析。

確定客觀合理的環(huán)境安全閾值Ti是環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)模型的關(guān)鍵。我國(guó)沿海地區(qū)和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)化肥施用中主要是氮肥超量施用[13]。朱兆良院士提出，在保證產(chǎn)量的前提下，大面積施氮(N)量應(yīng)控制在150～180 kg/hm2，可以根據(jù)實(shí)際的環(huán)境效益適當(dāng)調(diào)減[14]?？紤]到浙江省氣候和地理?xiàng)l件易形成化肥面源污染，因此取下限150 kg/hm2作為化肥施用的環(huán)境安全閾值T1，相應(yīng)地，F(xiàn)1則代表單位農(nóng)地面積(包括耕地和園地)上化肥N的施用量。化肥氮素總量為氮肥(折純)與復(fù)合肥中所含氮素之和，復(fù)合肥中N含量按照N ∶P2O5∶K2O為1.0 ∶1.0 ∶0.8的比例折算[15]。農(nóng)藥品種繁多，成分復(fù)雜，多采用施用強(qiáng)度作為判斷農(nóng)藥污染程度的指標(biāo)[16-17]。環(huán)保部印發(fā)的《國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)示范村鎮(zhèn)指標(biāo)(試行)》中規(guī)定農(nóng)藥施用強(qiáng)度(折純)要低于2.5 kg/hm2[18]，本研究將該標(biāo)準(zhǔn)作為農(nóng)藥的環(huán)境安全閾值T2，F(xiàn)2則代表農(nóng)藥施用強(qiáng)度。畜禽糞便的施用量習(xí)慣上采用單位耕地面積的N負(fù)荷量來確定，但實(shí)際上畜禽糞便中的氮磷比要低于農(nóng)作物需求，此外，畜禽糞便在收集、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和處理過程中N損失較大，而磷(P)幾乎沒有損失，若以N負(fù)荷作標(biāo)準(zhǔn)，極易造成P過量，因此以P負(fù)荷作為畜禽糞便施用量的安全閾值。瑞典為控制畜禽糞便對(duì)耕地和水體的污染，規(guī)定在環(huán)境敏感區(qū)單位耕地面積的糞便P負(fù)荷應(yīng)控制在22 kg/hm2以下[19]，將該值作為畜禽糞便的環(huán)境安全閾值T3，F(xiàn)3則代表單位農(nóng)地面積(包括耕地和園地)上畜禽糞便P負(fù)荷量。畜禽糞便中所含的P量，參照《第一次全國(guó)污染源普查畜禽養(yǎng)殖業(yè)源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》中的排污系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

ωi是單一污染源i對(duì)環(huán)境影響的權(quán)重，采用專家打分-層次分析法來確定各風(fēng)險(xiǎn)源對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的權(quán)重，以此來確定綜合環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。由專家根據(jù)各污染源對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的相對(duì)重要性作出評(píng)分，評(píng)分等級(jí)依次為1(同等重要)、3(略重要)、5(重要)、7(很重要)、9(極其重要)，依據(jù)專家評(píng)分結(jié)果構(gòu)建判斷矩陣，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，計(jì)算得出各污染源的權(quán)重。根據(jù)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)R(或Ri)，將風(fēng)險(xiǎn)程度分為4個(gè)等級(jí)(表1)。

表1 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分級(jí)

2 結(jié)果與分析

2.1 浙江省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況

從圖1可以看出，農(nóng)作物總產(chǎn)量呈先增加后減少的變化特征，但變動(dòng)幅度較小，2014年農(nóng)作物總產(chǎn)量與2002年相比僅降低2.7%。播種面積由2002年的306.4萬hm2降至2014年的241.4萬hm2，下降幅度為21.2%。浙江省的農(nóng)作物種植以糧食、蔬菜和水果為主，其中蔬菜年產(chǎn)量最高，遠(yuǎn)高于糧食、水果等其他農(nóng)作物，且保持穩(wěn)定。糧食和水果年產(chǎn)量變動(dòng)幅度較大，糧食年產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)，與2002年相比，2014年糧食產(chǎn)量下降幅度達(dá)21.1%，而水果年產(chǎn)量則呈增加趨勢(shì)，增長(zhǎng)幅度高達(dá)43.6%。

從圖2可以看出，浙江省以“五水共治”倒逼畜禽養(yǎng)殖污染治理效果顯著，2014年浙江省畜禽養(yǎng)殖總量與2010年相比大幅度下降，由296.72萬個(gè)畜禽單元下降至231.69萬個(gè)畜禽單元，下降幅度達(dá)21.9%，相當(dāng)于全省調(diào)減了519萬頭的生豬養(yǎng)殖量，養(yǎng)殖總量回落至比2002年258.46萬個(gè)畜禽單元還低的水平。由此可判斷，畜禽糞便污染負(fù)荷也隨之降低，浙江省畜禽糞便消納的壓力減小。浙江省畜禽養(yǎng)殖以生豬為主，其次為家禽，二者的養(yǎng)殖量在2014年均出現(xiàn)大幅度回落，與2010年相比，下降幅度分別為23.2%、24.8%。

2.2 化肥、農(nóng)藥施用的變化趨勢(shì)

圖3為2002—2014年浙江省化肥、農(nóng)藥總使用量以及單位產(chǎn)量農(nóng)作物化肥、農(nóng)藥消耗量的變化情況。整體而言，化肥、農(nóng)藥的總使用量均有所減少，化肥總使用量由2002年的91.91萬t減少至2014年的89.61萬t，減少2.5%，農(nóng)藥總使用量則由6.39萬t減少至5.87萬t，減少8.1%。

與總量變化情況有所不同是，單位產(chǎn)量農(nóng)作物的化肥消耗量在2010年之前呈下降趨勢(shì)，到2014年有所上升，與2002年的27.18 kg/t相比增加0.2%，而與2010年的26.24 kg/t相比則增加3.8%。 單位產(chǎn)量農(nóng)作物的農(nóng)藥消耗量呈下降趨勢(shì)，由2002年的1.89 kg/t降至2014年的1.79 kg/t，下降幅度為5.3%，小于農(nóng)藥總使用量的下降幅度。由此推測(cè)，浙江省化肥、農(nóng)藥總使用量的減少很大程度上是由種植面積減少而引起的。當(dāng)前農(nóng)業(yè)部推行化肥、農(nóng)藥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)，要求通過提高化肥、農(nóng)藥利用率來達(dá)到減少化肥、農(nóng)藥使用量的目的，因此浙江省應(yīng)著重提高化肥、農(nóng)藥利用率。

浙江省化肥施用結(jié)構(gòu)也發(fā)生了顯著變化，如圖4所示，復(fù)合肥在化肥施用中所占的比例大幅度提高，從2002年的 16.5%上升到2014年的26.9%，施用量增加了近1倍；氮肥所占比例下降幅度較大，由2002年的61.7%下降至2014年的53.2%；磷肥所占的比例也有所下降，由13.6%下降至 11.9%；鉀肥所占比例基本保持穩(wěn)定。化肥施用結(jié)構(gòu)的變化反映了農(nóng)戶化肥施用偏好的變化。

2.3 浙江省農(nóng)業(yè)面源污染環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析

由10名專家針對(duì)化肥、農(nóng)藥和畜禽糞便對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的權(quán)重進(jìn)行打分，評(píng)分結(jié)果均通過一致性檢驗(yàn)，采用層次分析法求得化肥、農(nóng)藥和畜禽糞便的權(quán)重系數(shù)依次為0.49、0.36、0.15。

以2014年為例，分析浙江省農(nóng)業(yè)面源污染環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的空間分布，如圖5所示。從圖5-a可以看出，各地級(jí)市的農(nóng)業(yè)面源污染風(fēng)險(xiǎn)為輕度和中度，且呈現(xiàn)集中連片式分布。有2個(gè)區(qū)域的農(nóng)業(yè)面源污染風(fēng)險(xiǎn)為輕度，分別為舟山市和麗水-溫州區(qū)，除此以外8個(gè)地級(jí)市均為中度，全省6個(gè)種植業(yè)大市(杭州、寧波、紹興、金華、嘉興、臺(tái)州)[20]均包含在內(nèi)。農(nóng)業(yè)面源污染風(fēng)險(xiǎn)最高的是嘉興市，其綜合環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為 0.75；最低的是麗水市，綜合環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為0.60。

單一污染源的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)程度差別較大，同一類污染源在不同地級(jí)市產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)也存在較大差異。對(duì)比圖5-b、圖5-c可以看出，浙江省農(nóng)藥污染最為嚴(yán)重，從空間分布上看，所有地級(jí)市均為農(nóng)藥重度污染區(qū)。農(nóng)藥污染最高的是湖州，農(nóng)藥污染風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為0.925；風(fēng)險(xiǎn)最小的麗水市，但農(nóng)藥污染風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)也高達(dá)0.845。畜禽糞便產(chǎn)生的污染風(fēng)險(xiǎn)較小，僅有3個(gè)地級(jí)市為輕度污染區(qū)，其余不存在污染風(fēng)險(xiǎn)。由此可見，浙江省的農(nóng)業(yè)面源污染主要是由種植業(yè)引起的。

3 浙江省農(nóng)業(yè)面源污染防治對(duì)策建議

浙江省農(nóng)作物種植以蔬菜、糧食和水果為主，蔬菜產(chǎn)量最高且保持穩(wěn)定，糧食產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)，水果產(chǎn)量的增長(zhǎng)幅度較大。畜禽養(yǎng)殖以生豬和家禽為主?；省⑥r(nóng)藥總使用量均有所下降，但總使用量的減少主要是由農(nóng)作物種植面積減少而引起的。浙江省大部分地區(qū)為中度農(nóng)業(yè)面源污染風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。11個(gè)地級(jí)市均存在化肥、農(nóng)藥污染風(fēng)險(xiǎn)，而農(nóng)藥的過量施用尤為嚴(yán)重。

結(jié)合浙江省種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)結(jié)構(gòu)以及農(nóng)業(yè)面源污染特點(diǎn)，提出農(nóng)業(yè)面源污染防治對(duì)策如下：(1)浙江省化肥使用總量有所降低，但單位產(chǎn)量農(nóng)作物消耗的化肥量有所增加，由此可見，控制化肥污染的關(guān)鍵在于提高化肥的利用率。政府有關(guān)部門應(yīng)該采取措施，從提高化肥利用率入手來減少化肥總使用量，加大測(cè)土配方等先進(jìn)施肥技術(shù)的推廣力度，對(duì)農(nóng)戶開展相關(guān)的宣傳和培訓(xùn)。根據(jù)農(nóng)戶化肥施用偏好的變化，結(jié)合測(cè)土配方施肥工作的開展，配制適合當(dāng)?shù)赝寥鲤B(yǎng)分特點(diǎn)的復(fù)合肥，合理調(diào)整氮磷比。(2)受氣候條件的影響，浙江省農(nóng)藥使用量大，在3個(gè)污染源中產(chǎn)生的污染風(fēng)險(xiǎn)最高。當(dāng)前控制農(nóng)藥污染風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵不僅僅在于提高農(nóng)藥利用率，更要從多方面入手，大幅度降低農(nóng)藥的使用量。為此，浙江省應(yīng)推進(jìn)農(nóng)作物病蟲專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治，改變當(dāng)前農(nóng)戶各自獨(dú)立用藥的局面；采用理化誘控、生物防治、生態(tài)調(diào)控等綠色防控措施，替代化學(xué)藥劑的使用；加強(qiáng)田間管理，減少病蟲害的發(fā)生，以此減少農(nóng)藥使用量。(3)畜禽糞便產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)最小，但這是基于畜禽糞便作為有機(jī)肥均勻施用在各地級(jí)市的耕地及園地的假設(shè)得出的，而浙江省畜禽養(yǎng)殖的高度規(guī)模化和集約化，使得這一假設(shè)難以實(shí)現(xiàn)，畜禽糞便污染的治理仍應(yīng)引起重視。根據(jù)這一情況，應(yīng)該大力發(fā)展以豬糞和雞糞為原料的精制有機(jī)肥，使其能夠滿足長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)囊?，擴(kuò)大畜禽糞便的消納區(qū)域。另一方面，浙江省的蔬菜、水果產(chǎn)量大，且有增加的趨勢(shì)，在調(diào)研中也發(fā)現(xiàn)，果農(nóng)和菜農(nóng)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到有機(jī)肥能夠提高水果、蔬菜的品質(zhì)，與糧食種植者相比有著更強(qiáng)的有機(jī)肥施用意愿，因此可著重發(fā)展果蔬專用有機(jī)肥，替代部分化肥。(4)化肥、農(nóng)藥和畜禽糞便3類污染源產(chǎn)生污染風(fēng)險(xiǎn)的程度不同，這與實(shí)行的農(nóng)業(yè)政策有著重要的關(guān)系?；?、農(nóng)藥補(bǔ)貼政策對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的防治起了一定的負(fù)面作用。針對(duì)浙江省化肥、農(nóng)藥施用過量的情況，可以降低化肥、農(nóng)藥的補(bǔ)貼額度，并實(shí)施定額配給的政策，即根據(jù)種植面積和種植結(jié)構(gòu)給農(nóng)戶確定化肥、農(nóng)藥的基本使用量，在基本使用量以內(nèi)的給予相應(yīng)補(bǔ)貼，超出的部分按比例收稅。浙江省推行“五水共治”以來，對(duì)畜禽污染的防控力度不斷升級(jí)，從本研究結(jié)果來看效果顯著。浙江省對(duì)應(yīng)用有機(jī)肥予以補(bǔ)貼，但調(diào)研中種植戶普遍反映補(bǔ)貼額度與有機(jī)肥價(jià)格和施用成本相比明顯不足。為此，可以將化肥、農(nóng)藥中減少的補(bǔ)貼和征收的稅款用于有機(jī)肥的補(bǔ)貼，配合農(nóng)技推廣服務(wù)，引導(dǎo)農(nóng)戶主動(dòng)減少使用化肥、農(nóng)藥，增施有機(jī)肥。

致謝：感謝浙江省農(nóng)業(yè)廳計(jì)財(cái)處在調(diào)研中給予的大力協(xié)助。